Quá trình trao đổi chất thứ cấp ở thực vật
Quá trình trao đổi chất thứ cấp ở thực vật!
Các nhà máy không có bất kỳ cơ chế để xử lý chất thải trao đổi chất của họ. Những sản phẩm thải này tích tụ trong các tế bào của chúng và thường đóng vai trò là điểm khởi đầu cho nhiều quá trình biến đổi.
Những con đường như vậy, sản xuất các chất không có ý nghĩa đối với việc duy trì một quá trình trao đổi chất chính, tạo thành cái được gọi là chuyển hóa thứ cấp.
Chuyển hóa thứ cấp dẫn đến sự hình thành các sản phẩm thứ cấp. Các con đường trao đổi chất thứ cấp được điều hòa về mặt di truyền và enzyme. Các sản phẩm thứ cấp hoặc các chất chuyển hóa thứ cấp bao gồm một số polysacarit, nhiều loại kháng sinh, steroid, carotenoids, alkaloids flavonoid, v.v.
Ba loại sản phẩm thứ cấp được phân biệt liên quan đến sự ổn định trao đổi chất:
(1) thực sự chuyển hóa trơ sản phẩm cuối cùng,
(2) sản phẩm có độ ổn định liên quan đến trạng thái sinh lý hoặc phát triển và
(3) những người có doanh thu liên tục. Trong quá trình chuyển hóa các sản phẩm này, một số sản phẩm cao phân tử được hình thành: ví dụ: cao su, sporopollenin, lignin.
Sự hình thành của các chất này được xúc tác bởi phenoloxidase và peroxidase và khá thường xuyên, thành tế bào là nơi hình thành ưa thích của sự hình thành các đại phân tử này. Sự xuống cấp của các sản phẩm thứ cấp thành các chất chuyển hóa sơ cấp được thực hiện bởi một nhóm các enzyme có tính đặc hiệu cơ chất thấp như methyl hóa monoxygenase và glucosidase.
Số lượng sản phẩm thứ cấp thay đổi theo trạng thái phát triển của cây, mùa, khí hậu và thậm chí cả thời gian trong ngày. Điều này là do sự trao đổi chất thứ cấp chịu sự ảnh hưởng của một số yếu tố điều tiết.
Tầm quan trọng của sự hình thành các sản phẩm thứ cấp không nằm ở chỗ chúng đóng vai trò là nguyên liệu gốc để tái sinh các hợp chất cần thiết cho quá trình trao đổi chất sơ cấp. Ngay cả khi nó xảy ra, sự đóng góp rất nhỏ đến mức nó không có tác động đến sự trao đổi chất nói chung.
Nhưng sự hình thành của các sản phẩm thứ cấp cho phép tiếp tục sự kiện trao đổi chất chính, thông qua việc loại bỏ các sản phẩm của con đường tổng hợp có liên quan khỏi vị trí phản ứng và điều này có ý nghĩa lớn hơn nhiều.
Sản phẩm thứ cấp: Ý nghĩa sinh thái:
Các sản phẩm thứ cấp có tầm quan trọng đặc biệt trong việc duy trì cân bằng sinh thái. Sự ảnh hưởng lẫn nhau như giữa các thành viên cấu thành của một hệ sinh thái phần lớn có thể truy nguyên được các sản phẩm thứ cấp được tạo ra bởi các loài thành phần của hệ thống.
Mối quan hệ allelopathic giữa một nhà máy và một nhà máy khác ở một mức độ nhất định được xác định bởi bản chất của các sản phẩm thứ cấp. Ví dụ, các monoterpen được giải phóng từ lá của Salvia teucophylla và Artemisia californiaica sẽ làm cho đất hấp thụ những chất đó không phù hợp để tạo ra hạt của cây hàng năm.
Sản phẩm phụ: Quan hệ thực vật - động vật:
Các sản phẩm thực vật thứ cấp có ảnh hưởng quyết định đến quan hệ thực vật - động vật. Chúng phục vụ kết thúc của sự săn mồi, thụ phấn và phát tán hạt giống. Mùi hương đóng vai trò quan trọng trong việc thu hút các loài côn trùng liên quan đến thụ phấn.
Các chất liên quan bao gồm các monoterpen như limonene của cam quýt và geraniol của hoa hồng; các amin như monoza của Arum và các dẫn xuất axit benzoic như vanillin của Vanilla. Màu sắc của hoa là biểu hiện của sắc tố, cũng là sản phẩm thứ cấp.
Ví dụ, màu trắng của một số loài hoa là do sự hiện diện của flavone như luteolin; hoa màu vàng là do carotenoids, betaxanthin và flavonol màu vàng và màu đỏ và tím là do betacyanin và anthocyanin gây ra. Khi chín, trái cây có vỏ màu sáng và phát ra mùi đặc trưng.
Cả hai đều đóng vai trò quan trọng trong việc thu hút động vật và chim và phân tán trái cây và hạt giống. Màu sắc và mùi bắt nguồn từ các sản phẩm thứ cấp. Nhiều sản phẩm thực vật có hương vị và độ ngon miệng được xác định bởi sự hiện diện của các sản phẩm thứ cấp. Điều này đóng một vai trò trong việc thu hút hoặc đẩy lùi động vật ăn cỏ.
Sản phẩm thứ cấp: Kháng bệnh và tỷ lệ mắc:
Các sản phẩm thứ cấp tạo thành một phần của hệ thống phòng thủ chung của thực vật bậc cao chống lại nhiễm trùng vi khuẩn. Ngược lại, ký sinh trùng tạo thành các sản phẩm thứ cấp giúp khắc phục sức đề kháng của cây chủ.
Sản phẩm thứ cấp liên quan đến Man:
Hương vị, hương vị, màu sắc và độ ngon miệng của thực phẩm và đồ uống là do tính chất hóa học của các sản phẩm thứ cấp. Nhiều loại thuốc mà con người sử dụng cũng là sản phẩm của sự trao đổi chất thứ cấp ở thực vật.
Ví dụ, D. Sorbital là một loại rượu đường được sử dụng bởi bệnh nhân tiểu đường; reserpine, một loại thuốc chống mẫn cảm, strychnine có tác dụng như một chất kích thích trung tâm và quinine là một loại thuốc chống sốt rét đều là các dẫn xuất của Indole. Các chất ma túy như băm và cần sa là monoterpen từ Cannabis sativa.
Đồ uống của cà phê, trà, ca cao có chứa caffeine, theobromine và theophylline, tất cả đều là purin. Nicotine từ thuốc lá và arecaidine từ Areca catechu là dẫn xuất của axit nicotinoc. Giá trị thuốc của các cây Solanaceous như Datura và Atropa là do sự hiện diện của scopolamine và các alcaloid khác trong chúng.
Một lượng lớn các sản phẩm thứ cấp phục vụ như là nguyên liệu công nghiệp. Dầu hạt lanh sử dụng trong ngành sơn, dầu thầu dầu được sử dụng trong sản xuất dầu nhờn và xà phòng, sáp được sử dụng để đánh bóng và vecni, suberin là thành phần của nút chai được sử dụng trong sản xuất nút chặn vật liệu cách điện và bộ lọc đều là dẫn xuất axit béo.
Tannin có một ứng dụng quan trọng trong ngành da là polyphenol. Cao su là một polyterpene được sản xuất bởi Ficus thuna, Hevea brasiliensis, vv Các loại tinh dầu được sử dụng rộng rãi trong nước hoa, mỹ phẩm và các chế phẩm của dung môi là terpenoids.
Cơ chế vận động của khí khổng:
Stomata hoạt động như các van vận hành turgor vì chuyển động đóng và mở của chúng bị chi phối bởi sự thay đổi của turgor của các tế bào bảo vệ. Bất cứ khi nào, các tế bào bảo vệ phồng lên do tăng turgor, một lỗ chân lông được tạo ra giữa chúng. Với sự mất mát của turgor, lỗ chân lông bị đóng lại. Stomata thường mở vào ban ngày và đóng cửa vào ban đêm với một vài ngoại lệ.
Các yếu tố quan trọng chi phối việc mở lỗ khí là ánh sáng, pH cao hoặc giảm CO 2 và lượng nước có sẵn. Các yếu tố ngược lại chi phối việc đóng cửa khí khổng, viz., Bóng tối, pH thấp hoặc CO 2 cao và mất nước. Có ba lý thuyết chính về cơ chế vận động của khí khổng:
1. Giả thuyết về quang hợp tế bào bảo vệ (Schwendener, 1881):
Tế bào bảo vệ chứa lục lạp. Ban ngày lục lạp thực hiện quang hợp và tạo ra đường. Đường làm tăng nồng độ thẩm thấu của các tế bào bảo vệ. Nó gây ra sự hấp thụ nước từ các tế bào biểu bì gần đó. Các tế bào bảo vệ turgid uốn cong ra bên ngoài khô cằn tạo ra một lỗ chân lông ở giữa. Tuy nhiên, hoạt động quang hợp của lục lạp tế bào bảo vệ dường như không đáng kể.
2. Lý thuyết thủy phân tinh bột cổ điển:
Các tính năng chính của lý thuyết đã được Sayre (1923) đánh vần. Nó đã được sửa đổi bởi Steward (1964). Các tế bào bảo vệ có chứa tinh bột. Ở nồng độ carbon dioxide thấp (vào buổi sáng đạt được thông qua quá trình quang hợp bởi tế bào trung mô và tế bào bảo vệ), pH của các tế bào bảo vệ tăng lên. Nó kích thích enzyme phosphorylase. Phosphorylase chuyển đổi tinh bột thành glucose 1-phosphate. Loại thứ hai được đổi thành glucose 6-phosphate trải qua quá trình thủy phân để tạo ra glucose và axit photphoric.
Glucose làm tăng nồng độ thẩm thấu của các tế bào bảo vệ. Trên tài khoản của nó, các tế bào bảo vệ hấp thụ nước từ các tế bào lân cận, phồng lên và tạo ra lỗ chân lông ở giữa chúng. Đóng cửa buổi tối của khí khổng được mang lại bằng cách tăng hàm lượng carbon dioxide (do ngừng quang hợp) của lá. Nó làm giảm pH của các tế bào bảo vệ và mang lại sự phosphoryl hóa glucose. Với sự hiện diện của phosphorylase, glucose 1-phosphate được thay đổi thành tinh bột.
Kết quả là, nồng độ thẩm thấu của các tế bào bảo vệ rơi xuống. Chúng mất nước vào các tế bào biểu bì lân cận. Với sự mất độ căng, các tế bào bảo vệ co lại và đóng lỗ chân lông ở giữa chúng.
Phản đối, (i) Glucose không được tìm thấy trong các tế bào bảo vệ tại thời điểm mở lỗ khí, (ii) Tinh bột thay đổi đường chậm về mặt hóa học trong khi mở và đóng khí khổng khá nhanh. (iii) Không thể giải thích được sự thay đổi lớn về độ pH của các tế bào bảo vệ trên cơ sở nồng độ carbon dioxide. (iv) Hành tây và một số họ hàng của nó không có tinh bột hoặc polysacarit liên quan có thể bị thủy phân đến mức glucose, (v) Ánh sáng xanh đã được tìm thấy là hiệu quả hơn so với các bước sóng khác để mở khí khổng. Điều tương tự không thể được giải thích bằng lý thuyết thủy phân tinh bột, (vi) Sự thủy phân của lý thuyết tinh bột không thể giải thích cho sự gia tăng cao của áp suất thẩm thấu được tìm thấy trong các tế bào bảo vệ.
3. Giả thuyết bơm ion Malate hoặc K + (Lý thuyết hiện đại):
Các tính năng chính của lý thuyết đã được đưa ra bởi Levitt (1974). Theo lý thuyết này, pH của tế bào bảo vệ có thể tăng lên do sự hấp thu H + hoạt động của lục lạp tế bào bảo vệ hoặc ty thể, đồng hóa C0 2 bởi tế bào trung mô và tế bào bảo vệ. Sự gia tăng độ pH làm cho quá trình thủy phân tinh bột tạo thành axit hữu cơ, đặc biệt là phosphoenol pyruvate. Tinh bột Hexose Phosphate -> Axit Phosphoglyceric -> Phosphoenol Pyruvate.
Phosphoenol pyruvate cũng có thể được hình thành bởi axit pyruvic của con đường hô hấp. Với sự trợ giúp của PEP carboxylase (vỏ PEP), nó kết hợp với CO 2 có sẵn để tạo ra axit oxalic được chuyển thành axit malic. Axit malic phân ly thành H + và malate.
Các ion H + đi ra khỏi các tế bào bảo vệ để đổi lấy các ion K + . Một số ion K + (kèm theo CI - ion) cũng được hấp thụ tích cực từ các tế bào biểu bì lân cận với sự trợ giúp của cAMP, ATP và cytokinin. Các tế bào bảo vệ duy trì độ âm điện của chúng bằng cách cân bằng K + với malate và CI - .
Ở trạng thái kết hợp, chúng đi vào các không bào nhỏ và tăng nồng độ thẩm thấu của các tế bào bảo vệ. Kết quả là các tế bào bảo vệ hấp thụ nước từ các tế bào biểu bì gần đó thông qua nội soi, sưng lên và tạo ra lỗ chân lông ở giữa chúng.
Trong quá trình đóng cửa khí khổng, các ion H + khuếch tán ra khỏi lục lạp tế bào bảo vệ. Nó làm giảm pH của tế bào chất bảo vệ tế bào. Bất kỳ malate nào có trong tế bào chất kết hợp với H + để tạo thành axit malic. Sự dư thừa axit malic ức chế sinh tổng hợp của chính nó.
Nồng độ CO 2 cao cũng có tác dụng tương tự. Axit malic không phân ly thúc đẩy sự rò rỉ các ion (Jackson và Taylon, 1970). Kết quả là các ion K + tách ra khỏi malate và thoát ra khỏi các tế bào bảo vệ. Sự hình thành axit abcisic (như trong thời gian hạn hán hoặc giữa trưa) cũng thúc đẩy sự đảo ngược của bơm H + K + và tăng khả năng cung cấp H + bên trong tế bào chất bảo vệ tế bào.
Mất ion K + làm giảm nồng độ thẩm thấu của các tế bào bảo vệ so với các tế bào biểu bì lân cận. Điều này gây ra exosmosis và do đó độ căng của các tế bào bảo vệ giảm. Nó đóng lỗ chân lông giữa các tế bào bảo vệ. Đồng thời các axit hữu cơ được chuyển hóa để sản xuất tinh bột.
